Percorsi curricolari in Fisica e Scienze by OrizzonteScuola

I percorsi curriculari del Vanno del Liceo Scientifico Opzione Scienze Applicate Durante il secondo incontro nazionale del progetto LS-OSA lab tenuto a Torino nei giorni 10-12 aprile 2014, gruppi di lavoro formati da docenti delle scuole polo e docenti dell'Università Roma Tre, sotto la supervisione e con la consulenza di questi ultimi, hanno elaborato i percorsi curriculari del Vanno per le discipline di Fisica e di Scienze. I percorsi curriculari sono strutturati in moduli didattici ciascuno dei quali articolato in unità; per ciascun argomento sono stati individuati: • i prerequisiti, cioè conoscenze, abilità e competenze da sviluppare negli anni precedenti che gli studenti dovranno aver acquisito all' inizio del Vanno; • i contenuti irrinunciabili, le abilità e le competenze che gli studenti dovranno aver acquisito al termine del Vanno. Per quanto concerne Fisica i moduli didattici sono 4 (Elettromagnetismo, Relatività, Fisica Quantistica e Fisica Moderna) a cui è assegnato un peso (in termini di ore e di impegno complessivo richiesto agli studenti) pari al 40%, 20%, 30% e 10% rispettivamente. Il modulo dell'Elettromagnetismo è suddiviso in due unità didattiche, "Induzione Elettromagnetica" e "Equazioni di Maxwell e Onde Elettromagnetiche". Per Scienze i moduli sono tre e precisamente: "Il binomio struttura/funzione nella chimica organica e biologica. Biochimica e metabolismi", composto dalle unità didattiche "La Chimica del Carbonio", "Stereoisomeria: relazione tra struttura e attività", "Principali gruppi funzionali e loro reattività", "Le biomolecole: struttura, caratteristiche chimico-fisiche e reattività", "Metabolismo energetico"; il modulo "Le applicazioni dei processi biologici", composto dalla unità didattica "Genetica dei microrganismi e tecnologia del DNA ricombinante", e il modulo "Il Pianeta Terra come sistema integrato", composto dalle unità didattiche "Il pianeta come sistema integrato di biosfera, litosfera, idrosfera, criosfera e atmosfera" e "I modelli della tettonica globale". Il peso dei tre moduli e del 45%,27.5% e 27.5% rispettivamente. I percorsi elaborati sono il risultato di un lavoro di omogeneizzazione tra quanto previsto dalle indicazioni nazionali per il Vanno dell'indirizzo Scienze Applicate e quanto i docenti hanno riportato sullo sviluppo dei percorsi nei primi quattro anni di applicazione della riforma nelle loro scuole.

Per quanto concerne Fisica in molte scuole nell' anno scolastico 2014/15 i docenti nel Vanno dovranno trattare anche la parte di Elettrostatica e Magnetostatica che le Indicazioni Nazionali prevedono nel II biennio, ma che molti docenti non hanno svolto. Questa è una libertà consentita dalle Indicazioni ma occorre considerare che per l'attuale normativa, tali argomenti non potranno far parte della II prova nazionale dell' esame di maturità. Culturalmente non ci sono controindicazioni allo spostamento di tali argomenti al Vanno, ma il pericolo è che ciò comporti una minore attenzione alla Fisica Quantistica e alla Fisica Moderna; questa problematicità va assolutamente evitata in quanto il potenziale innovativo dell' indirizzo Scienze Applicate è proprio nell'attenzione che esso pone agli aspetti moderni delle discipline scientifiche. I percorsi di Fisica sono in linea con le Indicazioni Nazionali e possono considerarsi definitivi; ma per esseri o si uni formano ad alcuni aspetti delle Indicazioni, che andrebbero ripensati perché non sufficientemente innovativi. In particolare la presentazione della Fisica Quantistica prevalentemente in chiave storica è oggi superata e andrebbe proposta in un modo più moderno, che consenta di comprenderne gli aspetti meno intuitivi e le implicazioni più estreme.

Per il modulo didattico di Fisica Moderna non sono previsti contenuti specifici, in quanto gli argomenti possibili sono molti e spaziano su discipline molto diverse. E' più opportuno che la scelta sia fatta dai singoli docenti sulla base delle proprie conoscenze e interessi e anche sulla base della possibilità di accedere a infrastrutture avanzate di ricerca universitarie e non. Per quanto concerne Scienze, i percorsi prevedono esplicitamente al Vanno la Chimica Organica che le Indicazioni prevedono invece al II biennio; ciò è stato possibile escludendo dai percorsi la Chimica Industriale, esplicitamente prevista dalla Indicazioni per Vanno. Questa scelta, determinata anche in base della situazione di fatto nelle scuole, è culturalmente condivisibile, in quanto la Chimica Industriale presenta scarse potenzialità culturalmente formative. Comunque la difformità dalla Indicazioni Nazionali comporta che alcuni argomenti sviluppati nel corso del V anno non potranno far parte della seconda prova di maturità, ma nello stesso tempo richiede che il Ministero prenda atto che la Chimica Industriale non viene di fatto svolta e quindi non dovrebbe essere ricompresa nelle prove di maturità. l percorsi sono il risultato di un lavoro intenso e partecipato svolto prima in presenza nel convegno di Torino e poi sulla piattaforma del progetto, a cui i docenti della scuola e dell' università, nel rispetto dei ruoli reciproci, hanno partecipato attivamente, dando ciascuno il contributo derivante dalla propria competenza e professionalità. Per questo ringrazio i docenti della scuola che hanno partecipato alla stesura dei percorsi, aprendosi al confronto di idee, assolutamente necessario per portare il frutto della propria esperienza al fuori delle propria classe, favorendo così la crescita dei colleghi ma crescendo loro stessi sulla base delle esperienze altrui. E ringrazio i colleghi dell' Università Roma Tre, per la loro partecipazione al progetto che costituisce un importante canale di comunicazione tra la scuola e l'università. I percorsi saranno ora sottoposti al vaglio di tutte le scuole LS-OSA, che sono invitate a valutarli con molta attenzione, sia negli aspetti di attuazione delle Indicazioni Nazionali sia negli aspetti propositi vi di modifica delle Indicazioni stesse. La loro condivisione a livello nazionale è estremamente importante per consolidare l'indirizzo Scienze Applicate e poteri o in futuro migliorare, anche attraverso una rivisitazione delle Indicazioni Nazionali. Roma 21 luglio 2014 Il Direttore del Dipartimento di Scienze Università degli Studi Roma Tre f.to Prof. Settimio Mobilio

UNITA' DIDATIICA

PREREQUISITI

CONTENUTI MINIMI IRRINUNCIABILI

COMPETENZE

ABILITA'

A. Elettromagnetismo (40% del totale carico didattico di FISICA per il Vanno)

Induzione elettromagnetica (30% del totale)

.11 concetto generale di campo.

• Forza elettromotrice

• Il campo elettrico.

• Legge di Neumann

• Il campo elettrostatico

• Legge di Lenz • Autoinduzione, autoinduzione,

• Il campo gravitazionale • I campi conservativi • Il campo magnetico e relative proprietà.

indotta

• Legge di Faraday

coefficienti di l'induttanza

• Densità di energia del campo magnetico.

• Descrivere esperimenti mostrino il fenomeno dell'induzione

che

riconoscere il fenomeno dell'induzione in situazioni

elettromagnetica Discutere l'equazione della legge di Faraday

• La forza di Lorentz. • Calcolo del flusso di un campo vettoriale

• Descrivere le relazioni tra Forza di Lorentz e forza

• Densità di energia del campo elettrostatico • Campo elettrico all'interno di un condensatore.

sperimentali

• Discutere la legge di Lenz • Discutere la legge di Neumann-Lenz

• Campo magnetico di una spira e di un solenoide

• Essere in grado di

elettromotrice

indotta

• Calcolare il flusso di un campo magnetico • Calcolare le variazioni di flusso di campo magnetico • Calcolare correnti indotte e forze elettro motrici indotte • Derivare l'induttanza solenoide

di un

• Risolvere problemi di applicazione delle formule studiate inclusi quelli che richiedono il calcolo delle forze su conduttori in moto in un campo magnetico.

Equazioni di Maxwell e Onde Elettromagnetiche (10% del totale)

• onde oscillazioni • propagazione delle onde

• Relazione tra campi elettrici e magnetici variabili.

• energia e impulso trasportato da un'onda

• Il termine mancante: La corrente di spostamento.

• interferenza, rifrazione.

• Sintesi dell'elettromagnetismo: equazioni di Maxwell

diffrazione,

• La risonanza

• Onde elettromagnetiche

• Leggi del flusso e della cirçuitazione per il campo elettrico e magnetico stazionari nel vuoto.

• Lo spettro elettromagnetico. • Intensità di un'onda elettromagnetica.

• Illustrare le equazioni di Maxwell nel vuoto espresse in termini di flusso e circuitazione le • Argomentare sul problema della corrente di spostamento.

• Essere in grado di collegare le equazioni di Maxwell ai fenomeni fondamentali dell' elettricità e del magnetismo e viceversa.

• Descrivere le caratteristiche del campo elettrico e magnetico di un'onda elettromagnetica e la relazione reciproca • Conoscere e applicare il concetto di intensità di un'onda elettromagnetica • Collegare la velocità dell'onda con l'indice di rifrazione • Descrivere lo spettro continuo ordinato in frequenza ed in lunghezza d'onda • Illustrare gli effetti e le applicazioni delle onde EM in funzione di lunghezza d'onda e frequenza.

B. Relatività (20% del totale carico didattico FISICA per il Vanno)

e Relatività galileiana etrasformazioni coordinate

e Dalla relatività galileiana alla relatività

esistemi inerziali di

e invarianti elegge non relativistica di addizione delle velocità.

ristretta.

el postulati della relatività ristretta. eTempo assoluto e simultaneità degli eventi.

eSaper risolvere semplici problemi di cinematica e dinamica relativistica eSaper risolvere semplici

e Dilatazione dei tempi e contrazione delle lunghezze: evidenze sperimentali eTrasformazioni

eSaper applicare le relazioni eSaper argomentare, usando sulla dilatazione dei tempi e almeno uno degli contrazione delle lunghezze esperimenti classici, sulla

problemi su urti e decadimenti di particelle.

validità della teoria della relatività eSaper riconoscere il ruolo della relatività nelle applicazioni tecnologiche.

di Lorentz

e Legge di addizione relativistica delle velocità; limite non relativistico: addizione galileiana delle velocità elnvariante

relativistico

e Legge di conservazione della quantità di moto e Dinamica relativistica. energia.

Massa,

C. Fisica Quantistica (30% del totale carico didattico FISICA per il Vanno) e L'esperimento Rutherford

e modello

atomico e spettri atom ici e Interferenza

e diffrazione

(onde, ottica) e scoperta dell'elettrone e Urti classici.

e L'emissione di corpo nero e l'ipotesi di Planck e L'esperimento di Lenard e la spiegazione di Einstein dell' effetto fotolettrico

interpretazione atomici e L'esperimento

corpo nero e interpretarne la curva di emissione in base al modello di Planck. eApplicare le leggi di Stefan-

e L'effetto Compton. e Modello dell'atomo

e Illustrare il modello del

Boltzmann e di Wien di Bohr e

degli spettri di Franck - Hertz.

e Lunghezza d'onda di De Broglie. e Dualismo onda-particella. di validità della descrizione

Limiti

eApplicare l'equazione di Einstein dell'effetto fotoelettrico per la risoluzione di esercizi elilustrare e saper applicare la legge dell'effetto Compton

.. e Saper ,riconoscere il ruolo della fisica quantistica in situazioni reali e in applicazioni tecnologiche

classica - Diffrazione/lnterferenza elettroni

degli

-Il principio di indeterminazione.

- Calcolare le frequenze emesse per transizione dai livelli dell'atomo di Bohr - Descrivere la condizione di quantizzazione dell'atomo di Bohr usando la relazione di De Broglie -Calcolare l'i ndeterm inazione quantistica sulla posizione/quantitĂ di moto di una particella -Calcolare la lunghezza d'onda di una particella - Riconoscere i limiti della trattazione classica in semplici problemi.

D. Argomenti e approfondimenti

di Fisica avanzata (10% del totale carico didattico FISICA per il Vanno)

UNITA' DIDATTICA

PRE-REQUISITI

A. Il binomio struttura/funzione

CONTENUTI

IRRINUNCIABILI

ABILITA' DA ACQUISIRE

COMPETENZE DA ACQUISIRE

nella chimica organica e biologica. Biochimica e metabolismi (75 h*).

La chimica del Rappresentazione delle carbonio sostanze inorganiche ed organiche tramite formule molecolari e strutturali. Conoscenza della nomenclatura IUPAC. Proprietà chimico-fisiche della materia (punto fusione, ebollizione, sublimazione, densità). Modello atomico di Bohr: distribuzione elettronica, livelli quantici. Proprietà periodiche degli elementi. Legame covalente, ionico e dativo. Ibridizzazioni degli orbitali: caso del carbonio, dell'azoto e dell'ossigeno. Legami (J e 71:. Interazioni deboli: forze di Van der Waals, dipolodipolo, legame idrogeno. Reazioni omolitiche ed eterolitiche. Equilibrio di reazione e costante di equilibrio. Termodinamica chimica. Cinetica delle reazioni chimiche.

- Gli idrocarburi alifatici e aromatici: proprietà chimico-fisiche. - Gli isomeri conformazionali: la rotazione del legame c-c. - Isomeria di posizione e geometrica. - Reattività degli idrocarburi saturi. - Effetti elettronici, induttivi e di risonanza. - Reazioni radicaliche. - Principali reazioni di alcheni e alchini: addizioni. - Concetto di aromaticità. - Reattività dei composti aromatici.

• Spiegare le proprietà fisiche e chimiche degli idrocarburi e dei loro derivati. • Riconosce gli isomeri di posizione e geometrici. • Spiegare le cause dell' isomeria conformazionale. • Riconoscere le principali categorie di composti alifatici. • Saper individuare il tipo di reazione che avviene in funzione del tipo di substrato (alcano, alchene, alchino o aromatico) e dei reagenti presenti. • Riconoscere un composto aromatico. • Saper definire il concetto di aromaticità e le sue implicazioni sulla reattività dei composti aromatici. • Spiegare il meccanismo delle principali reazioni degli idrocarburi saturi, insaturi e aromatici.

• Formulare ipotesi sulla reattività di sostanze organiche in base alle caratteristiche chimicofisiche fornite. • Trarre conclusioni o verificare ipotesi in base ai risultati ottenuti in esperimenti di laboratorio opportunamente progettati ed eseguiti. • Comunicare in modo corretto conoscenze, abilità e risultati ottenuti utilizzando un linguaggio scientifico specifico. • Saper formulare ipotesi sull'impatto di alcune tecnologie industriali, sulla salute dell'uomo e sull'ambiente.

Stereoisomeria: relazione tra struttura e attività

Proprietà delle soluzioni. Solubilità. Concentrazioni delle soluzioni. Cenni di spettroscopia.

-Gli isomeri configurazionali. -Isomeria ottica, chiralità. -Enantiomeri e diastereoisomeri. -Luce polarizzata e attività ottica. -Configurazioni e convenzioni R-S -Proiezioni di Fischer, di Haworth e a cavalletto.

• Saper individuare il carbonio chirale e descrive le proprietà ottiche degli enantiomeri. • Saper identificare la configurazione assoluta R o S di un certo stereoisomero. • Conoscere il significato di · luce polarizzata.

• Classificare e rappresentare la chiralità le sostanze in base alla loro struttura tridimensionale utilizzando modelli grafici. • Riconoscere e stabilire le relazioni spaziali fra gli atomi all'interno delle molecole e fra molecole diverse.

• Saper rappresentare gli stereoisomeri tramite le proiezioni di Fischer o di Haworth. • Saper interconvertire gli stereoisomeri dalle proiezioni di Fischer a quelle a cavalletto e viceversa. • Saper identificare i diasteroisomeri e comprendere la differenza tra questi e gli enantiomeri. • Rappresentare/determinare la configurazione dei composti chirali. • Collegare la configurazione con l'attività dei composti organici, comprese le biomolecole. Principali gruppi funzionali loro reattività.

Stechiometria delle reazioni. Acidità e basicità.

Equilibrio di reazione e costante di equilibrio. Termodinamica chimica. Entalpia ed entropia di un

-I gruppi funzionali. -Proprietà chimico-fisiche di: alogenuri alchilici, alcoli, ammine, composti carbonilici, acidi carbossilici e loro derivati (esteri e ammidi).

• Rappresentare le formula di struttura applicando le regole della nomenclatura IUPAC.

• Riconoscere e stabilire relazioni fra la presenza di particolari gruppi funzionali e la reattività di

molecole. • Riconoscere i gruppi funzionali e le diverse classi di • Classificare le sostanze chimiche in insiemi basati su composti organici.

processo chimico. Cinetica delle reazioni chimiche. Metodi analitici di separazione di miscele complesse (distillazione, cristallizzazione, cromatografia).

-Principali meccanismi delle reazioni organiche e fattori che le guidano: gruppi elettrofili e nucleofili.

• Definire/Spiegare le proprietà fisiche e chimiche dei principali gruppi funzionali.

-Reazioni di addizione (ai sistemi insaturi e agli acili). di sostituzione (Sn2, Snl) ed eliminazione (E2, El). -Cenni sulle reazioni di condensazione (aldolica, di Claisen).

• Collegare le caratteristiche elettroniche dei gruppi funzionali alla loro reattività. • Riconoscere/applicare i principali meccanismi di reazione: addizione, sostituzione eliminazione, condensazione.

caratteristiche comuni.

di reattività

• Trarre conclusioni o verificare ipotesi in base ai risultati ottenuti in esperimenti di laboratorio opportunamente progettati ed eseguiti. • Formulare ipotesi in base ai dati forniti da un problema. • Comunicare in modo corretto conoscenze, abilità e risultati ottenuti utilizzando un linguaggio specifico. • Saper analizzare da un punto di vista "chimico" ciò che ci circonda in modo da poter comprendere come gestire situazioni di vita reale.

Le biomolecole: struttura, caratteristich e chimicofisiche e reattività.

Equilibrio di reazione e costante di equilibrio. Relazioni fra struttura della materia e le sue proprietà chimico-fisiche. Acidità/basicità. Polarità. Lipofilicità/idrofilia. Interazioni deboli: Van der Waals, dipolo-dipolo, legame idrogeno.

Carboidrati, lipidi, proteine, acidi nucleici: loro struttura, proprietà chimico-fisiche (polarità, legami idrogeno, idrofilicità e lipofilicità), reattività e funzione biologica.

• Riconosce le principali biomolecole. • Saper spiegare la relazione tra la struttura delle biomolecole (gruppi funzionali presenti, polarità, idrofilicità e lipofilicità) e le loro proprietà e funzioni biologiche.

• Osservare, descrivere, analizzare e interpretare fenomeni della realtà naturale e artificiale, riconoscendo nelle diverse espressioni i concetti di sistema e di complessità. • Saper correlare la presenza di gruppi funzionali e la struttura tridimensionale delle biomolecole alle funzione che esse esplicano a livello biologico.

Metabolismo energetico

Struttura e funzione del mitocondrio e cloroplasto. Bilancio energetico delle reazioni biochimiche

Il metabolismo cellulare autotrofo ed eterotrofo. Flusso di energia e significato biologico della fotosintesi. Il metabolismo dei carboidrati: glicolisi, respirazione aerobica (Ciclo di Krebs, fosforilazione ossidativa e sintesi di ATP), e

• Comprendere il bilancio energetico delle reazioni metaboliche e del trasporto biologico associate alla sintesi o al consumo di ATP.

fermentazione. Aspetti fotochimici della Fotosintesi, foto-fosforilazione, reazioni del carbonio.

• Comprendere la differenza fra autotrofia ed eterotrofia

• Comprendere il ruolo . dell'input energetico della luce nei processi fotosintetici.

• Riconoscere e stabilire relazioni fra trasporto biologico e conservazione dell'energia. • Comunicare in modo corretto conoscenze, abilità e risultati ottenuti utilizzando un linguaggio specifico . • Analizzare qualitativamente e quantitativamente fenomeni legati alle trasformazioni di energia • Saper riconoscere, in situazioni della vita reale, le conoscenze acquisite quali, ad esempio, la relazione fra adattamenti morfofunzionali delle piante e degli animali alle caratteristiche dell'ambiente o ai predatori.

B. Le applicazioni dei processi biologici (45 h*) Genetica dei microrganismi e tecnologia del DNA ricombinante

Le informazioni genetiche sono contenute nel DNA. Il fattore trasformante di Griffith, l'esperimento di Avery e gli esperimenti di Hersheye Chase. Composizione, struttura e replicazione del DNA (Il modello della doppia elica di Watson e Crick, duplicazione semiconservativa del DNA: esperimento di MeselsonStahl).

Genetica di batteri e virus. -Trasformazione, coniugazione e trasduzione - Batteriofagi: ciclo litico e ciclo lisogeno -Retrovirus La tecnologia del DNA ricombinante: -importanza dei vettori: plasmidi e batteriofagi -enzimi e siti di restrizione. -tecniche di clonaggio di frammenti di DNA. Reazione a catena della polimerasi.

• Conoscere le tappe storiche della genetica molecolare che hanno consentito lo sviluppo della Tecnologia del DNA ricombinante • Comprendere l'importanza dei plasmidi e batteriofagi come vettori di DNA esogeno per la trasformazione di celi ule batteriche. • Comprendere la tecnologia del DNA ricombinante descrivendo l'importanza

• Saper disporre in ordine cronologico le conoscenze che hanno reso possibile lo sviluppo delle moderne biotecnologie. • Saper utilizzare le procedure tipiche di tale disciplina comprendendo come viene applicato il metodo scientifico. • Saper costruire schemi di sintesi individuando i concetti chiave ed utilizzando il linguaggio formale specifico della disciplina. • Saper spiegare le relazioni tra

'=_

processo chimico. Cinetica delle reazioni chimiche. Metodi analitici di separazione di miscele complesse (distillazione, cristallizzazione, cromatografia).

-Principali meccanismi delle reazioni organiche e fattori che le guidano: gruppi elettrofili e nucleofili. -Reazioni di addizione (ai sistemi insaturi e agli acili), di sostituzione (Sn2, Snl) ed eliminazione (E2, El). -Cenni sulle reazioni di condensazione (aldolica, di Claisen).

• Definire/Spiegare le proprietà fisiche e chimiche dei principali gruppi funzionali. • Collegare le caratteristiche elettroniche dei gruppi funzionali alla loro reattività. • Riconoscere/applicare i principali meccanismi di reazione: addizione, sostituzione eliminazione, condensazione.

caratteristiche comuni.

di reattività

Le biomolecole: struttura, caratteristich e chimicofisiche e reattività.

Carboidrati, lipidi, proteine, acidi nucleici: loro struttura, proprietà chimico-fisiche (polarità, legami idrogeno, idrofilicità e lipofilicità), reattività e funzione biologica.

I Codice genetico e sintesi delle proteine: relazione tra geni e proteine (esperimenti di Beadle e Tatum). Decifrazione del codice genetico: il rapporto tra le 64 triplette possibili a partire dalle 4 basi nucleotidiche del DNA e i 20 aminoacidi. Esperimenti di Matthaei e Nirenberg. La sintesi proteica. Le mutazioni.

degli enzimi di restrizione e la tecnica utilizzata per separare i frammenti di restrizione. • Descrivere il meccanismo della reazione a catena della polimerasi (PCR) evidenziandone lo scopo. -Applicazione e potenzialità delle biotecnologie a livello agroalimentare, ambientale e medico.

Controllo dell' espressione genica nei procarioti e negli eucarioti

• Acquisire le conoscenze necessarie per valutare le implicazioni pratiche ed etiche delle biotecnologie per porsi in modo critico e consapevole di fronte allo sviluppo scientifico/tecnologico del presente e dell'immediato futuro.

struttura e funzione delle molecole di DNA. • Comprendere l'importanza della duplicazione semiconservativa del DNA evidenziando la complessità del fenomeno e le relazioni con la vita della cellula. • Saper spiegare come le conoscenze acquisite nel campo della biologia molecolare vengono utilizzate per mettere a punto le biotecnologie. • Effettuare un'analisi critica dei fenomeni considerati ed una riflessione metodologica sulle procedure sperimentali utilizzate al fine di trarre conclusioni basate sui risultati ottenuti e sulle ipotesi verificate • Cogliere la logica dello sviluppo della ricerca scientifica e tecnologica anche in riferimento alla relazione che le lega ai bisogni e alle domande di conoscenza dei diversi contesti. • Riconoscere le conoscenze acquisite in situazioni di vita reale: l'uso e l'importanza delle biotecnologie per l'agricoltura, l'allevamento e la diagnostica e cura delle malattie. • Comprendere come si ottengono organismi genetica mente

I modificati e acquisire le conoscenze necessarie per valutare le implicazioni pratiche ed etiche delle biotecnologie

C. Il Pianeta Terra come sistema integrato (45 h*) Il pianeta come sistema integrato di biosfera, litosfera, idrosfera, criosfera e atmosfera.

La temperatura dell'aria. La degradazione meteorica. Gli agenti morfogenetici (gravità, acqua, ghiaccio, vento)

Composizione, suddivisione e limite dell'atmosfera. L'atmosfera nel tempo geologico. Il bilancio termico del Pianeta Terra. La pressione atmosferica e i venti. La circolazione atmosferica generale: circolazione nella bassa e nell'alta troposfera. L'umidità atmosferica e le precipitazioni. Stabilità atmosferica e saturazione. Come si formano le precipitazioni: accrescimento per sublimazione o per coalescenza. Le perturbazioni atmosferiche. Masse d'aria e fronti. Dalla meteorologia alla climatologia. Processi climatici e le loro interazioni con la litosfera e biosfera (i suoli). Distribuzione geografica dei diversi climi (interazione atmosferaidrosfera marina). 6

• Saper indicare i fattori che influenzano la pressione atmosferica. • Saper descrivere le aree cicloniche ed anticicloniche. • Saper spiegare la circolazione nella bassa (modello di circolazione a tre celle: polare, Ferrei, Hadley) e nell'alta troposfera (correnti a getto subtropicali e polari, correnti occidentali e orientali) • Saper definire il concetto di stabilità dell'aria. • Saper spiegare come si formano le precipitazioni, sublimazione o per coalescenza.

per

• Saper definire le masse d'aria e le loro zone di origine. • Saper definire i fronti. • Saper indicare gli elementi ed i fattori del clima. • Saper indicare la

• Saper visualizzare il Pianeta Terra come un sistema integrato nel quale ogni singola sfera (Iitosfera, atmosfera, idrosfera, criosfera, biosfera) è intimamente connessa all'altra. • Applicare le conoscenze acquisite ai contesti reali, con particolare riguardo al rapporto uomoambiente.

I Il riscaldamento globale (interazione atmosfera-idrosferacriosfera-biosfera).

classificazione dei climi secondo Koppen. • Saper indicare le cause naturali del cambiamento climatico: ruolo dell'attività vulcanica e la variabilità solare. • Saper valutare l'impatto delle attività umane sul clima globale. Il ruolo della C02 come interruttore dei gas serra. • Saper leggere ed analizzare i grafici dell'lPCC e descrivere i diversi scenari per il riscaldamento globale. • Saper indicare le possibili conseguenze delle variazioni dei regimi climatici in relazione alle risorse idriche, all'agricoltura, agli oceani, alla riduzione del ghiaccio marino e del permafrost.

I modelli della

Litogenesi e ciclo litogenetico

tettonica

(rocce).

globale

Ciclo geologico (crosta). Attività sismica e vulcanica. La struttura interna della Terra: -calore terrestre -il campo magnetico terrestre.

Teorie interpretative: deriva dei continenti (Wegener

1913) tettonica a zolle (Hess, Vine, Wilson ...) Principali processi geologici ai margini delle placche. Verifica del modello globale: il paleomagnetismo, i punti caldi. Strutture geografiche: continentali (tavolati, cratoni, orogeni, rift), oceaniche (piattaforma continentale, scarpata, archi insulari, dorsali)

• Saper descrivere i meccanismi a sostegno delle teorie interpretative. • Saper correlare le zone di alta sismicità e di vulcanismo ai margini delle placche. • Saper distinguere i margini continentali passivi da quelli trasformi. • Saper distinguere la crosta continentale da quella oceanica. • Saper descrivere le principali strutture della crosta continentale, come cratoni e tavolati, e il concetto di isostasia. • Saper descrivere le principali strutture della crosta oceanica: margini continentali attivi e passivi, bacini oceanici ' profondi, dorsali oceaniche, sedimenti dei fondi oceanici. • Saper descrivere il processo orogenetico legato alla subduzione di litosfera oceanica o alla collisione tra placche continentali.

•

Le ore indicate sono quelle suggerite per il completamento

del modulo.

• Essere in grado di scegliere e utilizzare modelli esistenti appropriati per descrivere situazioni geologiche reali.